商用车电子驻车系统解析

陈海淼

摘 要：电子驻车制动系统（EPB）将行车过程中的临时性紧急制动和停车后的长时性驻车制动功能有效整合在一起[1]，通过借助电子控制方式实现汽车驻车制动和解除的自动控制。电子驻车系统能提供多种工作模式以及扩展功能，从而减轻驾驶员驻车操纵强度，在多种复杂环境下实现车辆安全可靠的驻车制动。[2]

关键词：电子驻车系统;工作原理;功能

中图分类号：U463.5  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2019）12-195-05

Abstract： The electronic parking brake system （EPB） integrates the temporary emergency braking in the process of driving and the long-term parking braking function after parking， and realizes the automatic control of parking braking and lifting by the electronic control mode. Compared with the mechanical system， the electronic parking system can provide a variety of working modes and extended functions， so as to reduce the operating intensity of the driver parking， and achieve safe and reliable parking braking in a variety of complex environments.

Keywords： electronic parking brake system; Working principle; function

CLC NO.： U463.5  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2019）12-195-05

前言

隨着技术的不断进步，车载系统电动化和智能化已成为大势所趋。电子技术与传统气压式驻车系统[3]的结合将进一步提高系统的智能性，并在提升汽车动力性、经济性、操纵稳定性、排放性和乘坐舒适性方面发挥作用。

1 电子驻车系统定义及组成

电子驻车系统简称EPB，是取代传统机械式手刹的电子驻车装置，通过电子控制方式实现驻车制动[4]/释放以及驻车制动/释放与行车制动相结合的技术。根据动力源的不同，驻车制动系统主要包括两类：一类是机械式驻车制动系统，主要被应用在乘用车上;另一种是中、重型汽车上所用的气压式驻车制动系统，在客车、卡车、工程车辆等多种类型车辆上都有所应用。

气压式电子驻车制动系统通过电控的方式，利用电磁阀取代了传统手控阀，并且加装空气传感器对制动气室气压信号进行实时检测，利用控制单元存储控制逻辑、接收外界信号以及控制电磁阀动作，[5]实现驻车制动系统的智能化。

EPB系统由传感器模块、控制器模块和执行机构模块三大主要部分组成。EPB组成如图1所示。

1.1 传感器模块

驾驶员输入模块（EPB按钮、AUTOHOLD按钮）、车辆状态釆集（车速、发动机扭矩、发动机转速、档位信号等）、气压和倾角传感器。

EPB开关包括自动模式AUTOHOLD开关和手动模式P开关，P开关主要是为有效防止驾驶员由于误操作而导致的交通事故，通过上抠和下按的操作表示驾驶员的驻车意愿。从整体看，ERP开关也是内饰的构成部件，除了综合考虑其造型与内饰整体风格的协调性，此外还需要考虑其功能属性，对驻车操作的人机工程进行校核，尽量避免安装在除驾驶员以外其他乘客容易触碰的位置。

EPB系统可以通过两种途径获取车速信息：一种是ABS系统中的轮速传感器获取的车轮转速经CAN总线读取并通过相关计算获取车速，另一种则是通过安装于变速箱附近的车速传感器监测输出轴或输入轴转速并经相关换算获得车辆实际速度。

EPB系统通过气压传感器能够实现实时采集数据，以气压的大小进而判断出制动力的大小。将制动力的大小反馈给控制单元后，能够实现更精准的控制。

倾角传感器安装在电控单元上，可测量汽车车体的倾斜角度，并且能够计算汽车的坡道阻力。

1.2 控制器模块

输入输出接口（数字输入、模拟输入、开关量输出）、MCU、电磁阀驱动;控制器硬件构架如图2所示。

EPB电控单元通过CAN网络与汽车其他电控系统实现信息共享，如油门开度、车速信号、轮速信号、发动机信息有效标志、发动机转速、发动机输出扭矩、车速及轮速信号有效标志、制动信号、离合信号、倒车信号、空档信号、前进档档位信号、行车制动气罐气压警告信号、主驾驶安全带锁止信号、车门关闭信号、IGN信号等相关信息，通过网关和门控制器、BCM车身控制器模块、组合仪表进行通信，并用硬线连接EPB开关、EPB开关指示灯、执行机构[6]（ECU的硬件接口、通讯形式等一般采用了CAN总线技术，EPB功能尤其是扩展功能在整车上的应用，与整车动力总成的配置、电子制动控制系统的配置以及其他一些重要系统的配置外，也与整车CAN总线开发水平有关，即EPB系统与整车其他控制系统之间的数据交换必须通过CAN总线进行），判断行驶状况，利用电控单元内固化的控制软件，实现对驻车制动的控制。

1.3 执行机构模块

执行机构模块主要包括电磁阀机构、与电磁阀机构配套的原车驻车制动器模块、以及车辆状态指示。

2.6 应急制动

一键式操控，人工干预制动力施加强度使车辆平稳制动，克服紧急制动过程中的抱死、甩尾等问题，保证行车安全性，提高主动安全性能。

在脚制动踏板失灵或锁住的情况下，EPB系统的动态紧急制动功能可以强行使汽车减速并停车。操作方法是：汽车行驶中，长按电子驻车开关键，电子驻车制动系统控制单元通过CAN数据总线控制ABS系统，对汽车的四个车轮实施动态紧急制动，使汽车减速。电子驻车制动的紧急制动有两个阶段，在车速≥7km/h前，车辆通过EPB控制器，自动对4个车轮轮缸建立制动压力，实现减速。在车辆被制动到车速<7km/h后，系统对后轮实施附加的驻车制动，直至停止。[15]应急制动时在附着系数0.8±0.1和附着系数0.3±0.1路面上车辆不能偏出3m车道，附着系数0.8±0.1路面上平均减速度≥2.2m/s2。期间ABS/EPB系统会根据行驶情况自动调节整个制动过程，它具有防抱死功能，能够避免汽车的甩尾现象，确保紧急制动期间汽车行驶的稳定性和安全性。紧急制动状态中，松开EPB开关或踩油门踏板和制动踏板，就会退出紧急制动状态。[16]在动态制动工作期间，驻车制动警告灯将会高频闪烁。

2.7 提高反应时间

简化气管路结构，减少驻车的释放、施加时间，平均驻车时间≦1.0s。驻车响应时间和释放时间比传统机械式手刹制动快30%以上。

2.8 人工应急解锁功能

当电控单元出现故障后，则可以通过专用工具操作驻车制动阀，解除驻车制动，使得车辆可以行驶到维修场所进行维修。

2.9 低功耗

可实现停车休眠，当车辆长期停驻时，EPB系统进入休眠状态，将系统的电能消耗降至最低（电流≤2mA），直至车辆再次启动，EPB将恢复正常工作状态。

2.10 故障预警

工作过程中持续监控驻车制动系统工作状态，当检测到性能参数的不合理发生变化但又还未发生故障时，系统提前预警，帮助驾驶人员在故障发生前消除问题，避免事故的发生，提高行车安全性。若发生故障时，能自我诊断，并发送故障代码，同时点亮报警灯功能。

2.11 限制保护功能

静止驻车状态，气压过低时，不能常规释放驻车，达到安全压力后才能释放，提高车辆使用安全。

2.12 防盗功能

当车辆被非正常开启时，产品不会释放驻车制动，防止车辆被移走。

2.13 故障诊断功能

系统可以广泛地自诊断和持续不断地监控全部系统可信度状态。发生故障时有故障自我诊断发送故障代码，并保持现有状态（驻车或解除驻车），同时点亮报警灯功能。故障包括：ECU故障、AUTOHOLD开关故障、CAN故障、传感器故障、气压信号故障等。

3 电子驻车系统特点

（1）车厢内取消了驻车制动手柄，为整车内饰造型的设计提供了更大的发挥空间。电子手刹外观只有一个按钮，不仅美观，而且科技感十足，大大提升了整车的档次。

（2）停车制动由一个按键替代了驾驶者的用力拉驻车制动手柄，简单省力，降低了驾驶者尤其是女性驾驶者的操作强度。

（3）整个系统都采用电子操控，基本上没有了迟滞时间，提高了驻车制动系统的实时性。[17]

（4）部件之间采用电线连接，都是柔性链接，没有任何力和扭矩负载，电控系统安全等级系统符合ISO26262和ASPIC二级要求，电器元器件满足QC/T413，系统耐久性好。

（5）对每个车轮的制动力控制更加精准和及时，实现其他的一些功能不需要增加额外的部件，只需要在控制单元的指令数据库中设置好相关的控制程序（整车标定）即可。

（6）系统制造，装备，测试简单快捷，因为电子系统可以采用模块化结构，维护也相对简单，在汽车进行日常保养维修方面可以节省时间和费用。

（7）系统始终处于监控状态，综合对车辆状态及驾驶员意图的判断实时给驾驶员发出操作提醒。发生电路故障导致电控驻车失效时可人工启动或释放驻车。

4 结论

科技的进步将对社会生活各方面带来变革。而电子科技在汽车上的运用，主要体现在电子化，包括电子驻车系统也会越来越简便操作化，因此电子驻车制动系统（EPB）大有发展前景，尤其是向系统模块化，信号传播准确化，功能多方面化发展，采用更高效的设计理念，和采用更加简单直接的制造工艺，达到更加人性化的设计，是汽车驻动系统的未来设计研究发展的方向。[18]

参考文献

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